CN113186746B - 木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法 - Google Patents

木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物质能源转化利用，尤其是木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法。组分分离系统，包括进料单元，进料单元包括进料装置；反应单元，所述反应单元包括反应釜、发酵罐和沉淀罐中的一种或多种，反应单元与所述进料单元连接，所述反应单元不少于一个，多个所述反应单元相互串联；及分离单元，所述分离单元包括固液分离装置，分离单元不少于一个，所述分离单元至少与其中一个反应单元连接，用于对反应单元的出料进料固液分离。该木质纤维素类生物质组分分离系统通过水热反应对木质纤维素类生物质三大组分进行分离，分离效率高、资源利用率高、成本低、环境污染少，能得到相对纯度的纤维素、木质素和半纤维素的生物质。

Description

木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法
技术领域
本发明涉及生物质能源转化利用，尤其是木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法。
背景技术
在当前严峻形势下，生物质寄希望于成为未来新一代生物及化工产业的最理想替代原料，但如何使其成为通用原料仍然是目前世界共同研究的话题。木质纤维素类生物质组分分离是实现木质纤维素类生物质全利用的关键因素之一，它对三组分能否充分实现它的价值以及三组分微生物转化的有效性至关重要。
木质纤维素类生物质全组分难以有效分离的根本原因是由生物质细胞壁结构的复杂性决定的。现有研究表明，农林生物质细胞壁是以纤维素微纤的形式作为骨架，其周围是由半纤维素和具有三维网格结构的木质素大分子结合形成的天然复合物。纤维素由木质素和半纤维素包裹着，纤维素与半纤维素或木质素分子间的结合主要依赖于氧键；半纤维素和木质素之间除氢键外还有化学键。木质素的网状结构和纤维素的结晶度等对纤维素的水解糖化均有较大的影响，导致生物质底物的直接酶解糖化率很低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种生物质三大组分分离效率高、能提高资源利用率、成本低、环境污染少、能得到相对纯度的纤维素、木质素和半纤维素的生物质分离装置，具体技术方案为：
木质纤维素类生物质组分分离系统，包括：进料单元，所述进料单元包括进料装置；反应单元，所述反应单元包括反应釜、发酵罐和沉淀罐中的一种或多种，所述反应单元与所述进料单元连接，所述反应单元不少于一个，多个所述反应单元相互串联；及分离单元，所述分离单元包括固液分离装置，所述分离单元不少于一个，所述分离单元至少与其中一个反应单元连接，用于对反应单元的出料进料固液分离。
优选的，所述进料单元包括不少于一个的进料装置和不少于一个的密封装置，所述密封装置安装在所述进料装置上或相邻的所述进料装置之间。
优选的，所述进料装置包括螺杆上料机，所述密封装置包括阀门，所述阀门安装在所述螺杆上料机上或相邻的所述螺杆上料机之间。
优选的，所述反应单元和所述分离单元均设有一个，所述反应单元分别与所述进料单元和所述分离单元连接；或所述反应单元设有三个，所述分离单元设有一个，所述分离单元与中间一个所述反应单元连接；或所述反应单元和所述分离单元均设有三个，每个所述反应单元均与一个所述分离单元连接。
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和溶剂加入到进料装置，进料装置对生物质和溶剂进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给反应釜；
反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热液化反应，得到浆料；
反应结束后，将浆料输送到固液分离装置中，经过固液分离得到水解液和固体产物。
优选的，所述木质纤维素类生物质与溶剂的质量比为1：2～1：10；所述反应釜的温度200～400℃，初始压力为0～5MPa。
通过采用上述技术方案，在这个条件下，生物质可以和溶剂有一个较好的接触，有助于反应的进行。木质纤维素生物质中半纤维素以及部分纤维素、木质素得到较好的溶解，最终能得到相对纯净的纤维素固体产物，以及半纤维素木质素水解液。
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给第一反应釜；
第一反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第二反应釜，第二反应釜对第一浆料进行加热并搅拌，同时在第二反应釜中加入纤维素酶，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置中，经过固液分离得到木质素和分离液；
将分离液输送给发酵罐，加入酶进行发酵反应，得到乙醇。
优选的，所述生物质与水的质量比为1：2～1：10；所述反应釜的温度为100～300℃。
通过采用上述技术方案，可以解决木质纤维素生物质直接酶解效率低下的问题。因为天然木质纤维素生物质是微生物较难利用的原料，自然界中由于时间以及多种微生物协同作用完成利用，所以完全模拟自然降解是不科学的，所以经过处理后，用酶来发酵可以有效地提高效率，更好的利用生物质。
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给第一反应釜；
第一反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第一固液分离装置，经过固液分离得到半纤维素水解液和第一固体产物；
将第一固体产物输送给第二反应釜，第二反应釜对第一固体产物进行加热并搅拌，同时在第二反应釜中加入乙醇，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置中，经过固液分离得到纤维素和分离液；
将分离液输送给沉淀罐，进行稀释处理，得到混合液；
将混合液输送给第三固液分离装置，经过固液分离得到乙醇木质素。
优选的，所述生物质与水的质量比为1：2～1：10；所述第一反应釜的温度为160～230℃，反应时间为10～180min，搅拌速度100～300rpm；所述第二反应釜的温度为90～180℃、反应时间30～90min，搅拌速度为100～300rpm。
通过采用上述技术方案，两步法的分离更利于对木质纤维素生物质的全组分利用，因为它是分步处理的一个过程，将三组分一步一步的去除，而这个可以将进一步转化结合起来，可以达到一个连续式利用木质纤维素的效果，此外由于组分的相对纯净，对于转化后的产物生成是十分有益的。
木质纤维素类生物质组分分离意味着是对原料的精制，不是把木质纤维素仅仅作为纤维素资源看待，而是把它视为一种多组分物料，经过组分分离后这些组分都能够加工成有价值的产品。打破现有的原料预处理技术的落脚点仍然是纤维素酶解发酵．对半纤维素、木质素的高值利用少的问题。因此，提出了一种基于水热乙醇方法的组分分离装置，用于分离三组分，得到一种相对纯度的纤维素、木质素、半纤维素。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的木质纤维素类生物质组分分离系统通过水热反应对生物质三大组分进行分离，分离效率高、资源利用率高、成本低、环境污染少、能得到相对纯度的纤维素、木质素和半纤维素的生物质。
本发明提供的木质纤维素类生物质组分分离系统操作简单，对设备的要求不高，操作费用低，并且组分分离技术是针对于木质纤维素生物质的没适用于各种原料。本方法是针对于三大组分的性质进行处理的，只要是木质纤维素类生物质，都是可以利用的。
本发明用于阶梯式分离木质纤维素中三组分，能够得到尽可能纯的纤维素、半纤维素、木质素，有助于解决当前过分强调单一组分利用，废弃其他组分的问题。有助于解决由废弃组分带来的环境污染问题和资源浪费问题。
本发明是对木质纤维素生物质进行组分分离，也就意味着木质纤维素生物质的精制，有助于解决当前存在的木质纤维素类生物质浪费问题，因而将其开发不仅可以缓解资源紧张环境污染，还可以保障国家的能源安全。
本发明是对木质纤维素生物质进行组分分离，各组分的分离以及回收是为了得到相对纯净的各个组分，而不是一味的强调组分的完全分离后再利用。经过组分分离木质纤维素生物质，是为了便于工业化利用的，并不是一味追求完全去除，这个从另一方面来讲是指降低了能耗节约了成本。
本发明的木质纤维素类生物质进料系统，选用螺杆进料，有助于将生物质浆料的运输们可以有效防止生物质物料的堵塞没有利于进料稳定。还可以在运输过程中对生物质浆料起到充分混合的作用。
本发明设计的木质纤维素类生物质进料系统，采用三段式进料，配备两个阀门，可以将生物质在常压下进行阶梯式升压，从而可以做到对生物质进行连续进料。同时，可以在进料系统第三部分进行预热处理，有助于反应的进行。
本发明涉及的溶剂采用的无污染、低沸点的乙醇，不仅可以有效地进行分离，还不会带来后续的污染问题，同时，乙醇还可以进行重复利用，有效的节约了陈本。生产过程中无异味的生成，也无污染的形成，可以达到清洁生产的目的。
附图说明
图1是实施例六的结构示意图；
图2是实施例七的结构示意图；
图3是实施例八的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的生物质指木质纤维素类的生物质，木质纤维素类生物质是地球上最丰富的生物质资源，包括木材（如桉木、榉木、杨木等）和农林废弃物（如玉米杆、小麦秆、高粱杆等），具有来源广泛、普遍性和易取性等特点。木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分组成，三者结构各不相同，纤维素和半纤维素是由糖单元通过糖苷键连接而成的高分子聚合物，而木质素则是由大量苯环结构构成的三维立体型结构的生物大分子。
本发明提供的木质纤维素类生物质组分分离系统通过水热处理对生物质三大组分进行分离，分离效率高、资源利用率高、成本低、环境污染少、能得到相对纯度的纤维素、木质素和半纤维素的生物质。本系统配套的工艺主要基于水热-乙醇法分离木质纤维素的三大组分。木质纤维素类生物质原料经过第一步水热处理，在160～200℃的自升压力或加压状态下脱除46～97%的半纤维素和保留50～99%的纤维素；第二步在160～200℃醇热处理后，得到51～84%的纤维素，以及脱除62～92%的木质素。采用该套系统和佩奥工艺能得到相对纯净的纤维素、半纤维素的水解液以及乙醇木质素，实现木质纤维素的后续分组分的综合利用。
本发明的工艺是基于水热反应，水热反应是指将物料放入密闭容器，然后设置温度，依靠自生压力进行处理，最后得到水解液和固体产物。水热液化是指在密闭反应釜中加温加压，使得内部的水达到一个亚临界状态，利用亚临界水的性质促进反应，得到生物原油。
如图1至图3所示，木质纤维素类生物质组分分离系统，包括进料单元、反应单元和分离单元。进料单元包括进料装置；反应单元包括反应釜、发酵罐11和沉淀罐14中的一种或多种，用于进行水热反应，反应单元与进料单元连接，反应单元不少于一个，多个反应单元相互串联；分离单元包括固液分离装置，分离单元不少于一个，分离单元至少与其中一个反应单元连接，用于对反应单元的出料进料固液分离。
进料单元包括不少于一个的进料装置和不少于一个的密封装置，密封装置安装在进料装置上或相邻的进料装置之间。
进料装置包括螺杆上料机，密封装置包括阀门，阀门安装在螺杆上料机上或相邻的螺杆上料机之间。
反应单元和分离单元均设有一个，反应单元分别与进料单元和分离单元连接；或反应单元设有三个，分离单元设有一个，分离单元与中间一个反应单元连接；或反应单元和分离单元均设有三个，每个反应单元均与一个分离单元连接。
在不少于一个的实施例中，螺杆上料机设有加热装置，对进入反应釜的物料预热。
实施例一
如图1所示，木质纤维素类生物质组分分离系统，包括进料单元、反应单元、分离单元和储存单元。
进料单元包括进料装置，进料装置包括螺杆上料机，螺杆上料机上设有料斗1；反应单元包括第一反应釜7，用于进行水热反应，第一反应釜7与螺杆上料机连接；分离单元包括第一固液分离装置8，第一固液分离装置8与第一反应釜7连接，用于对第一反应釜7的出料进料固液分离；储存单元包括两个储藏罐13，储藏罐13均与第一固液分离装置8连接，分别用来储存经过分离单元分离的固体产物和液体产物。
实施例二
如图2所示，木质纤维素类生物质组分分离系统，包括进料单元、反应单元、分离单元和储存单元。
进料单元包括进料装置，进料装置包括螺杆上料机，螺杆上料机上设有料斗1；反应单元包括第一反应釜7、第二反应釜9和一个发酵罐11，第一反应釜7与螺杆上料机连接；分离单元包括第一固液分离装置8和第二固液分离装置10，第一固液分离装置8分别与第一反应釜7和第二反应釜9连接，第二固液分离装置10分别与第二反应釜9和发酵罐11连接，用于对发酵罐11的处理进行固液分离。储存单元包括三个储藏罐13，分别与发酵罐11、第一固液分离装置8和第二固液分离装置10连接，用来储存发酵罐11中经过发酵的产物，以及储存分离单元分离的固体产物和液体产物。
第一反应釜7和第二反应釜9用于水热反应。
实施例三
木质纤维素类生物质组分分离系统，包括进料单元、反应单元、分离单元和储存单元。
进料单元，进料单元包括进料装置，进料装置包括螺杆上料机，螺杆上料机上设有料斗1；反应单元包括第一反应釜7、第二反应釜9和沉淀罐14；分离单元包括第一固液分离装置8、第二固液分离装置10和第三固液分离装置12；第一反应釜7分别与螺杆上料机和第一固液分离装置8连接，第二反应釜9分别与第一固液分离装置8和第二固液分离装置10连接，沉淀罐14分别与第二固液分离装置10和第三固液分离装置12连接。
储存单元包括四个储藏罐13，分别与第一固液分离装置8、第二固液分离装置10和第三固液分离装置12连接，用来储存沉淀罐14以及经过分离单元分离的固体产物和液体产物。
实施例四
在上述任一项实施例的基础上，如图1至图3所示，进料单元还包括第一阀门3和第二阀门5，第一阀门3和第二阀门5均安装在螺杆上料机上，阀门实现螺杆上料机的密封用于提升压力，使与反应釜的压力平衡。
两个阀门将螺杆上料机分成三段，即分成第一送料段、第二送料段和第三送料段，漏斗进料时，第一阀门3关闭，物料在第一送料段内混合并推进，然后打开第一阀门3，混合物进入第二送料段，关闭第一阀门3，打开第二阀门5，混合物通过第二送料段进入第三送料段，第二送料段和第三送料段与反应釜的压力平衡。第三送料段送料时也可以关闭第二阀门5，减少压力损失，提高密封性。
在不少于一个的实施例中，螺杆上料机上装有压力表。
实施例五
在上述实施例一至实施例三的基础上，如图1至图3所示，进料单元包括三个螺杆上料机和两个阀门，第一螺杆上料机2上设有料斗1，第一阀门3分别第一螺杆上料机2和第二螺杆上料机4密封连接，第二阀门5分别与第二螺杆上料机4和第三螺杆上料机6密封连接。
第一阀门3和第二阀门5用于保证第三螺杆上料机6送料时与第一反应釜7的内部压力相同，实现压力平衡。
在不少于一个的实施例中，螺杆上料机上装有压力表。
在不少于一个的实施例中，第三螺杆上料机6上设有加热装置，对进入反应釜的物料预热。
实施例六
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给反应釜；
反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热液化反应，得到浆料；
反应结束后，将浆料输送到固液分离装置中，经过固液分离得到水解液和固体产物。
采用水热处理的方式对木质纤维素生物质进行处理，可以做到水热预处理、水热液化、水热碳化。
具体的以农林废物物玉米秸秆为例，木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将玉米秸秆粉碎，将粉碎后的玉米秸秆与水加入到进料装置中，进料装置对玉米秸秆和水进行搅拌得到秸秆混合物，将秸秆混合物输送给第一反应釜7；
第一反应釜7对秸秆混合物加热并搅拌，进行水热液化反应，得到浆料；在第一反应釜7中设置温度200～400℃、时间10～120min、搅拌速率0～500rpm/min，同时给反应釜提压0～5MPa,保证样品在亚临界水中进行热分解得到液态产物油的过程。
反应结束后，将浆料输送到第一固液分离装置8中，经过固液分离得到液体产物和固体产物。
室温时加压至0～5MPa，当温度到达200～300℃时反应釜内的压力达到5～25MPa。
在这个条件下，生物质可以和溶剂有一个较好的接触，有助于反应的进行，木质纤维素生物质中半纤维素以及部分纤维素、木质素得到较好的溶解，最终能得到相对纯净的纤维素固体产物，以及半纤维素木质素水解液。
液态产物主要由两部分组成，轻质组分和重质组分，轻质组分溶于水，主要由有机酸、醇类和醛类等物质构成，呈黄褐色，发热量较低19～25 MJ/kg；重质组分主要由二丁基羟基甲苯和邻苯二甲酸二丁酯等组成，在水热液化后通过溶剂萃取获得，发热量较高，达30～35 MJ/kg。经过反应，可以得到 20.87～40%的重质组分生物原油，20～40%的水热碳，30～70%的轻质组分油，以及5～10%的CO、CO2、H2、CH4等气体的混合气。
其中，玉米秸秆用40～60目筛网过筛。
玉米秸秆与水的质量比为1：2～1：10。
水热液化是指主要以水作反应介质和溶剂，在一定温度200～400℃和压力5～25MPa下，模拟自然界石油形成原理。生物质经过解聚、断键重排、脱羧等作用短时间内(0～2 h)转变为液态有机小分子的过程，经过分离后生产的液体燃料称为生物原油。
实施例七
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给第一反应釜7；
第一反应釜7对混合物加热并搅拌，把100～300℃的水和生物质混合10～120min后，40%～90%的生物质可被溶解，其中包括5%～30%的纤维素、以及所有的半纤维素，得到第一浆料；
可以解决木质纤维素生物质直接酶解效率低下的问题。因为天然木质纤维素生物质是微生物较难利用的原料，自然界中由于时间以及多种微生物协同作用完成利用，所以完全模拟自然降解是不科学的，所以经过处理后，用酶来发酵可以有效地提高效率，更好的利用生物质。
将第一浆料输送给第二反应釜9，第二反应釜9对第一浆料进行10～3r/min转速下搅拌，同时在第二反应釜9中加入纤维素酶、纤维二糖酶，进行酶解糖化，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置10中，经过固液分离得到木质素和分离液；
将分离液输送给发酵罐11，加入重组酵母S. cerevisiae ZU-10为发酵菌株进行发酵反应，待反应一段时间后将液体中糖进行分解得到乙醇。
具体的以农林废物物玉米秸秆为例，木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将玉米秸秆粉碎，将粉碎后的玉米秸秆与水加入到进料装置中，进料装置对玉米秸秆和水进行搅拌得到秸秆混合物，将秸秆混合物输送给第一反应釜；
第一反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第二反应釜，第二反应釜对第一浆料进行加热并搅拌，同时在第二反应釜中加入纤维素酶，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置中，经过固液分离得到木质素和分离液；
将分离液输送给发酵罐，加入酶进行发酵反应，得到乙醇。
其中，玉米秸秆用40～60目筛网过筛。
玉米秸秆与水的质量比为1：2～1：10。
实施例八
木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给第一反应釜7；
第一反应釜7对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第一固液分离装置8，经过固液分离得到半纤维素水解液和第一固体产物；
将第一固体产物输送给第二反应釜9，第二反应釜9对第一固体产物进行加热并搅拌，同时在第二反应釜9中加入乙醇，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置10中，经过固液分离得到纤维素和分离液；
将分离液输送给沉淀罐14，进行稀释处理，得到混合液；
将混合液输送给第三固液分离装置12，经过固液分离得到乙醇木质素。
具体的以农林废物物甘蔗渣为例，木质纤维素类生物质组分的分离方法，包括以下步骤：
将甘蔗渣粉碎，将粉碎后的甘蔗渣与水加入到进料装置中，进料装置对甘蔗渣和水进行搅拌得到甘蔗混合物，将甘蔗混合物输送给第一反应釜7；
第一反应釜7对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第一固液分离装置8，经过固液分离得到半纤维素水解液和第一固体产物；
将第一固体产物输送给第二反应釜9，第二反应釜9对第一固体产物进行加热并搅拌，同时在第二反应釜9中加入乙醇，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置10中，经过固液分离得到纤维素和分离液；
将分离液输送给沉淀罐14，进行稀释处理，得到混合液；
将混合液输送给第三固液分离装置12，经过固液分离得到乙醇木质素。
甘蔗渣与水的质量比为1：2～1：10；
反应釜进行升温升压，混合物进入一种亚临界状态，温度选择在160～230℃之间，反应时间为10～180min，搅拌速率在100～300rpm之间。在此过程中，高温高压会使水进入亚临界状态，在此状态下，水会电解为水合离子以及氢离子，有助于溶解生物质原料中的半纤维素组分，从而做到将生物质中半纤维素转移到水中，得到半纤维素水解液，以五碳糖、六碳糖、糠醛为主的水溶物。在第二反应釜9中，处理经过第一反应釜7得到的去除半纤维素的生物质原料。加入浓度在10～90%的乙醇与去半纤维素的生物质固体混合，在第二反应釜9中设置温度为90～180℃、反应时间30～90min，转速为100～300rpm，进行反应，经过反应可以得到一定纯度的纤维素固体和木质素乙醇溶解液。在沉淀罐14中处理木质素的乙醇溶液，对溶液进行稀释处理，可以得到乙醇木质素沉淀。
第一固液分离装置8分离半纤维素水解液和去半纤维素生物质，从而得到第一个产物：半纤维素水解液，而另一部分固体将进入到第二反应釜9进行进一步处理。第二固液分离装置10用来分离木质素乙醇溶解液和纤维素固体，从而可以得到第二个产物：纤维素固体，而木质素乙醇溶解液将进入到沉淀罐14。第三固液分离装置12用于分离经过沉淀罐14的木质素乙醇溶解液，经过沉淀罐14，生成乙醇木质素沉淀，通过固液分离装置可以得到组分分离机的第三个产品：乙醇木质素。
木质素提取率为92%，纤维素提取率为87.7%，以及其他的以糖的形式存在于水解液中。
两步法的分离更利于对木质纤维素生物质的全组分利用，因为它是分步处理的一个过程，将三组分一步一步的去除，而这个可以将进一步转化结合起来，可以达到一个连续式利用木质纤维素的效果，此外由于组分的相对纯净，对于转化后的产物生成是十分有益的。
本发明的有益效果是：
本发明用于阶梯式分离木质纤维素中三组分，能够得到尽可能纯的纤维素、半纤维素、木质素，有助于解决当前过分强调单一组分利用，废弃其他组分的问题。有助于解决由废弃组分带来的环境污染问题和资源浪费问题。
本发明是对木质纤维素生物质进行组分分离，也就意味着木质纤维素生物质的精制，有助于解决当前存在的木质纤维素类生物质浪费问题，因而将其开发可以缓解资源紧张，降低环境污染。
本发明的木质纤维素类生物质进料选用螺杆上料机，可以有效防止生物质物料的堵塞，进料稳定，还可以在送料过程中对生物质起到充分混合的作用。
本发明设计的木质纤维素类生物质进料系统，采用三段式进料，配备两个阀门，可以将生物质在常压下进行阶梯式升压，从而可以做到对生物质进行连续进料。同时，可以在进料系统第三部分进行预热处理，有助于反应的进行。
本发明涉及的溶剂采用的无污染、低沸点的乙醇，不仅可以有效地进行分离，还不会带来后续的污染问题，同时，乙醇还可以进行重复利用，有效的节约了陈本。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.木质纤维素类生物质组分的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粉碎后的木质纤维素类生物质和水加入到进料装置，进料装置对生物质和水进行搅拌得到混合物，并将混合物输送给第一反应釜；
第一反应釜对混合物加热并搅拌，进行水热反应，得到第一浆料；
将第一浆料输送给第一固液分离装置，经过固液分离得到半纤维素水解液和第一固体产物；
将第一固体产物输送给第二反应釜，第二反应釜对第一固体产物进行加热并搅拌，同时在第二反应釜中加入乙醇，进行水热反应，得到第二浆料；
将第二浆料输送到第二固液分离装置中，经过固液分离得到纤维素和分离液；
将分离液输送给沉淀罐，进行稀释处理，得到混合液；
将混合液输送给第三固液分离装置，经过固液分离得到乙醇木质素；
所述第一反应釜的温度为160～230℃，所述第二反应釜的温度为90～180℃。
2.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质组分的分离方法，其特征在于，所述生物质与水的质量比为1：2～1：10；
所述第一反应釜的反应时间为10～180min，搅拌速度100～300rpm；
所述第二反应釜的反应时间30～90min，搅拌速度为100～300rpm。
3.根据权利要求1所述的木质纤维素类生物质组分的分离方法的分离系统，其特征在于，包括：
进料单元，所述进料单元包括进料装置；
反应单元，所述反应单元包括反应釜和沉淀罐，所述反应单元与所述进料单元连接，所述反应单元不少于一个，多个所述反应单元相互串联，其中，所述反应釜用于进行水热反应；及
分离单元，所述分离单元包括固液分离装置，所述分离单元不少于一个，所述分离单元至少与其中一个反应单元连接，用于对反应单元的出料进料固液分离；
所述进料单元包括不少于一个的进料装置和不少于一个的密封装置，所述密封装置安装在所述进料装置上或相邻的所述进料装置之间；
所述进料装置包括螺杆上料机，所述密封装置包括阀门，所述阀门安装在所述螺杆上料机上或相邻的所述螺杆上料机之间；
所述反应釜设有两个，所述沉淀罐设有一个，所述分离单元设有三个，两个所述反应釜和所述沉淀罐之间依次连接，所述分离单元分别与所述反应釜和所述沉淀罐连接。
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